[发明专利]一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用

说明书

本发明公开了一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用。该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明所得到的基因能够调控水稻茎秆中节点I、节间Cd向籽粒的转移，并降低水稻糙米中的Cd含量。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用。

背景技术

镉(Cd)是一种人类和植物的非必需元素，能对人类和植物的生长发育造成严重影响。水稻是我国的主要粮食作物之一，对Cd具有较强的富集能力。土壤中的Cd可以在水稻籽粒中积累并随食物链进入人体，进而危害人类健康。我国稻田Cd污染导致的稻米Cd安全问题备受关注。因此，降低稻米中的Cd含量成为保障粮食安全问题的重要前提。挖掘控制水稻籽粒Cd积累的关键基因是筛选和培育籽粒Cd低积累水稻的重要前提，也是保障Cd污染农田安全生产的可靠手段。

土壤中的Cd进入到水稻籽粒主要包括以下几个步骤：根系对Cd的吸收、Cd通过木质部转运至地上部、节点对Cd的滞留和再分配、Cd经叶片等器官活化后运输到籽粒中。研究发现，OsNramp5和OsNramp1参与水稻根系细胞对Cd的吸收和转运，能够影响水稻对Cd的吸收进而调控籽粒Cd含量。OsHMA3能选择性地将Cd隔离到根液泡中，减少调控Cd从根向地上部和籽粒的转运。OsHMA2影响Cd向地上部的转运，通过调控Cd重新装载到分散维管束韧皮部的过程，影响籽粒Cd的浓度。OsHMA2、OsZIP7、OsLCT1、OsCCX2、CAL1通过调控Cd在节点的分配进而影响水稻籽粒对Cd的积累。然而水稻对Cd的吸收、转运和积累涉及到多个装载和卸载过程，有限的基因不能完全阐明Cd在水稻中的运输过程。因此，探索更多调控水稻糙米Cd含量的关键基因基因是十分必要的。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用，该基因能够调控水稻节间和最上部节点I中Cd向籽粒的转移，显著降低水稻籽粒Cd含量。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种降低水稻籽粒镉含量的基因，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

进一步地，该基因还可以是与SEQ ID NO.1所示核苷酸序列具有80％以上同源性，且能表达相同功能蛋白的核苷酸序列。

上述基因编码的蛋白，该蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

一种降低水稻籽粒中镉含量的制剂，制剂包括促进基因表达的活性成分。

一种降低水稻籽粒中镉含量的药物，药物包括上述蛋白。

上述基因在水稻种质资源改良或低镉品种培育中的应用。

本发明的有益效果：

本发明所得到的基因能够调控水稻茎秆中节点I、节间Cd向籽粒的转移，并降低水稻糙米中的Cd含量。

附图说明

图1为克隆菌落PCR检测结果；

图2为基因克隆侧序结果；

图3为基因在水稻中不同时期各器官的表达量；

图4为亚细胞定位检测结果；

图5为基因对镉转运活性的影响；

图6为敲除水稻中基因后的PCR测序解码图；

图7为敲除水稻中基因后的PCR测序解码图；

图8为野生型与突变体水稻成熟期各器官中镉含量。

具体实施方式